算數是結果,數學是過程
很多人認為數學就是算數,而在我看來,這個想法也許正是讓他們弄錯數學學習方法的罪魁禍首。
再重申一次,數學核算數看似相同,實則不然。算數的目的是得出正確的結果,而數學更注重得到結果的推理過程,換句話說,算數追求的是計算的正確性,而數學追求的是邏輯的正確性。
比如,在計算23×15時,如果心算算不出來,我們就會列出下面的算式進行筆算:
在做算數題的時候,為什麼用這個方法可以得到正確答案呢?我想大部分人都不會去思考這個問題,也同樣沒人考慮過為什麼小學生能通過筆算得出正確答案。我們之所以會忽略這些問題,就是因為我們只注重結果,認為只要答案正確就達到了解題的目的。學珠算的孩子會藉助口訣進行計算,但不管用什麼方法,只要23×15的答案是「345」,就能得分。
計算是數學的一部分,我們都知道用某個計算方法能得出正確結果,但思考不能就此停止,我們還要明白其中的來龍去脈。
為了找出上述問題的答案,首先我們要了解什麼叫十進位。如果沒有特殊標註,「23」指代的就是「2個10和3個1」。你可能會覺得:這不是明擺著的嗎?有什麼好解釋的。但是,數學中並不是只有十進位,比如,古蘇美爾和古巴比倫時期使用的就是六十進位;即便是現代,奈及利亞和尼泊爾等地也在使用十二進位。在我們的日常生活中,也有許多非十進位的單位,比如尺寸(1英尺=12英寸);時、分、秒(六十進位)等。
綜上所述,在十進位中,23×15的意思是:用23(=10×2+1×3=20+3)與15(=10×1+1×5=10+5)相乘,可先將23×15分解為(20+3)×(10+5),再用我們在後面會學到的乘法分配律進行計算,
3×5=15
20×5=100
3×10=30
20×10=200
經過簡化,就變成了下面的列式。如此一來,大家就明白為什麼通過筆算能得出正確的答案了吧。
簡單計算兩個數相乘,就蘊含著如此複雜的邏輯推理過程。在數學中,為了讓別人了解得到正確答案的解題過程,我們就需要有邏輯地證明出來。
再舉個例子,比如著名的龜鶴算
問題
鶴和烏龜共8隻,一共有20隻腳。請問鶴和烏龜分別有幾隻?
這道題的標準解題方法如下。
首先,假設8隻全是鶴:8×2=16,那麼腳的數量就是16隻。
可是,這比題目中的20隻腳少了4隻。如果1隻鶴換成1隻烏龜,腳的數量就增加了2隻。通過替換來彌補4隻腳的差距;4÷2=2,那麼只要將2隻鶴換成2隻烏龜即可。
因此:
8-2=6
0+2=2
答案為鶴有6隻,烏龜有2隻。
下面的面積圖解法也是龜鶴算常用的解題方法之一。
怎麼樣?學會了嗎?不過你現在要考慮的問題並不是是否學會了龜鶴算,而是思考「為什麼這樣解題」。
當然,無論是在學校還是補習班,都有在課上積極講解解題思路的老師,這樣的老師在解題時可能會先假設一個極端的例子(假設全部是鶴),然後再根據實際的題目加以增補或減免等。
但是不誇張地說,大部分老師只會用算數的方法來教「數學」。如果把數學當成算數,或是為了應付中考只告訴學生解題方法,那麼學生們只要掌握了標準的解題方法,在其基礎上稍加活用就能得出問題的標準答案。
那麼,我們為什麼要學習這類特殊的算法呢?我認為,也許只有這種需要用特殊算法解決的問題,才能在初中入學考試中體現出學生的能力差距吧(我不是考試研究專家,純屬個人推測)。另外,在初中入學考試中,好學校不僅會出需要用標準解題方法解答的問題,還會出一些能夠測試學生「思考能力」的問題。
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